预应力混凝土管桩常见质量缺陷的产生及预防

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1、预应力混凝土管桩常见质量缺陷的产生及预防（预应力混凝土管桩常见质量缺陷的产生及预防（1 1） 第一节 外观质量管桩的外观质量包括粘皮和麻面、漏浆、空洞和蜂窝、表面露 筋、表面裂纹、镦头脱落、端面平整问题、桩身弯曲、露石等，外观质量的好 坏直接关系到产品外观销售能力，也是产品市场竞争力的有力体现。下面详细 对生产过程中可能存在的问题进行分析并提出一般的解决办法。 一、粘皮和麻面 粘皮是指管桩表面的混凝土与模具粘连，拆模时局部混凝土从管桩外表面撕裂 的现象；而麻面是指脱模后管桩外表面的局部混凝土呈现无强度，表面有细小 孔洞，颜色一般与正常混凝土相异，成类似粘土粉状的浅黄色。上述缺陷有时 也修补的，

2、但严重影响管桩的耐久性，特别是有腐蚀性的土壤中使用。粘皮和 麻面均发生在管桩的外表面。粘皮严重时甚至预应力钢筋均能肉眼见到；而麻 面的管桩外表面可用钢筋等硬物刮去。 1、粘皮产生的原因及处理 1)管桩混凝土的脱模强度不足 按国标要求，管桩的脱模强度必须达到 C40 以上，但编者认为一般以控制在 C50 左右为宜，否则脱模时很容易出现粘皮现象，即便不出现粘皮现象，外表 面也不是很光滑，特别是采用自用锅炉供蒸汽的情况，由于蒸汽一般为过饱和 蒸汽，管桩外表面强度往往比同条件养护的试块要低，这一点尤其要引起重视。合理的养护制度对达到设计要求的混凝土强度是非常重要的，尤其要注意充分 的静停时间和控制升温

3、曲线，在冬季生产时显得较为突出。当然符合要求的混 凝土配合比是前提，当采用多组分矿物外加剂如粉煤灰、矿渣微粉等设计混凝 土配方时，为达到较合理的管桩脱模强度，可适当提高蒸汽养护的恒温温度， 可比纯硅酸盐水泥配方提高 5-10 度。 2)脱模剂性能问题及涂抹工作不到位 脱模剂对管桩外表面的质量起到关键作用，能否把混凝土在终凝前及在蒸汽存 在条件下有效的隔离模具和混凝土是至关重要的。一般常用的脱模剂分为皂化 油和不饱和酸酯等，国外现在有使用矿物油做脱模剂的，但总的来说，脱模剂 要求有较好的挥发性、耐磨性、蒸汽稳定性、无毒及一定的保护厚度。 冬季和夏季使用的脱模剂要有区分，否则容易出现问题。性能良好

4、的脱模剂应 在使用后 3-5 分钟就在钢模内形成一层厚约 05mm 左右的较光滑的憎水性保 护膜。 脱模剂使用时一定要做到热模热涂，等完全干燥后才能浇注混凝土，这点在冬 季生产时要特别注意，有的厂家往往未等干透就去喂料，加上冬季室温低，很 容易产生粘皮。 涂刷时要做到面面俱到，不遗漏一处，必要时可补涂一次。有时在雨天，由 于脱模剂一般容易与水形成乳液，第一次刷完后，空气中的水分较多，往往需 刷二次才能解决问题。 3)模具内壁粗糙及清理不干净 模具内壁的粗糙度也会影响脱模效果，但这种情况一般较少见，关键是要把 内壁清理干净，不留余渣，必要时可用砂轮机打磨光滑。 2、麻面的原因及处理方法 麻面产生

5、的原因较简单，一般为钢模过热所致，高温使新拌混凝土失水严重， 与钢模接触的水泥失水并停止水化，出现粉状表面的麻面问题。因此，浇注混 凝土时，钢模温度宜控制在 4550 度左右，特别是在夏季，混凝土浇注后要及 时离心，不可长时间放置，同时注意控制好养护温度。 二、合缝漏浆 合缝漏浆是最严重的质量事故，甚至比管桩混凝土强度不足都严重，因为在 管桩施工过程中，漏浆处往往是施打应力最集中处，而该处又是混凝土最薄弱 处。但合缝漏浆又是较难解决的质量问题，它是水泥制品企业控制质量的永恒 主题。合缝漏浆一般分为桩身合缝漏浆和桩套合缝漏浆。 1、桩身合缝漏浆的原因及处理 国内管桩的生产工艺是把钢模分成上下两半

6、，下模喂完混凝土后，在上下钢 模合缝中加密封条，盖上上模并拧紧，这就是合缝漏浆产生的客观原因，一般 来说是很难克服的，要彻底解决该问题就要更改生产工艺和模具，如日本管桩 生产企业采用的整体喂料整体顶出的工艺就能解决全部问题。就我国生产企业 现状尽量少漏浆才为上策。 1)选用合理的密封材料 模具合缝处的密封程度是解决本质量缺陷的关键，选用合理的密封材料是至 关重要的，好的密封材料要具有一定的伸缩性、良好的吸水性和较好的弹性， 同时要具有较好的可工作性，即柔软性，现在管桩厂家一般使用的为纸绳、草 绳。但纸绳效果较差，因为它容易被压缩成很薄的一层，当钢模稍微变形时就 起不到良好的密封作用，所以纸绳一

7、般在钢模较新时使用。为克服纸绳的缺点， 也有厂家使用草绳作为密封材料，这种材料也有问题。它的直径不易控制，在 长度方向上直径大小不一，容易造成局部密封不良；同时它由于可压缩性不良， 往往造成钢模上下企口圆顺不良，这就造成了另外一个质量问题-桩套漏浆。 为解决问题，个别厂家使用直径为 6mm 左右的柔性泡沫条或腈纶条，编者认 为能较好解决问题，上述材料完全满足密封的要求，实践证明使用效果也是相 当理想的，唯一的缺点是成本较高。 也有企业使用可重复使用的天然橡胶条，其效果也较好。 这里，我们采用一种折中的办法，即是在管桩施打时特别易破损的距两头 2 米处采用密封性能良好的材料，而在其它上采用普通密

8、封材料，这能起到非常 良好的作用，只是合模时操作起来较麻烦，但综合考虑产品质量，总的来说还 是合理的。 2)模具质量 模具质量的好坏也直接影响到合缝漏浆的严重程度，好的模具要求有挺直的 企口线，企口大小一致一上下企口咬合良好，这能最大程度的减小合缝漏浆的 发生，当然在轴线方向上两截模具对接缝的平滑过渡也是相当重要的。 3)合模工作的操作规范性 合模的操作规范性包括二方面的内容：清理工作和合缝螺栓的紧固工作。 清理：工作主要是上下半模的合模处、企口处及跑轮接合处的清理工作必须 做到位，彻底清理干净残留的水泥浆及密封条等有碍密封的东西。这里要强调 的是钢模跑轮面的清理，多次的循环离心会导致跑轮的边

9、角逐步扩大，最终上 下模的跑轮边相互顶死，造成合缝螺栓打不紧，进而严重漏浆，所以我们要定 期对钢模跑轮的接合面进行打磨，使上下跑轮合起来后接合面处保持约 05mm左右的空隙。 合模时两边紧固螺栓的均匀紧固也比较重要，我们不要求紧固力太大，只要 求在合适的紧固力F 保持所有螺栓的紧固力大小基本一致即可。要做到这一 点，合模螺栓要求从钢模的中间开始分别向两端紧固，不可无序的随意紧固， 因为这样很容易造成紧固力的不均匀而漏浆。 4)良好的混凝土配合比 有人会问：混凝土配合比与合缝漏浆有何关系呢?其实上述几点原因都是合 缝漏浆的外因，而配合比是合缝漏浆的内因。 ， 我们要求制作管桩的新拌混凝土在保持一

10、定坍落度的条件下具有良好的粘聚 性、保水性，同时通过选择水泥和高效减水剂的相容性使新拌混凝土尽量减小 泌水性，相关知识可参照第二章。在混凝土的配方设计时，能充分考虑到上述 几方面之间的关系，为管桩生产时减少甚至避免合缝漏浆及桩套漏浆是非常有 益处的。 2、桩套合缝漏浆的原因及处理 桩套合缝漏浆又是漏浆的常见病和多发病，从某种意义上来说，这比其它形 式的漏浆情况要严重得多，因为桩套漏浆往往会引起桩头混凝土的做空，进而 削弱管桩的桩头强度，会产生管桩在施工时桩头打烂现象。 1)桩套与钢模的配合 为避免桩套过小而引起的漏浆现象，在国家标准图集及各省市的地方标准图 集中，一般都要求桩套的喇叭口比管桩直

11、径大 3mm 左右，以起到与钢模密封作 用。但编者认为这一尺寸要视实际情况而定，设置喇叭口的目的是使唤桩套与 钢模内壁的良好配合，而钢模按规格的不同及生产厂家的不同，往往内径有所 区别，有的甚至比标准直径大 5mm 左右，所以我们桩套的喇叭口直径也要随本 公司钢模内壁的情况作一适当调整，不能死套标准图集。 另外，合缝密封条的“项起”效应造成钢模事实上的内径加大，在决定桩套 喇叭口大小也应考虑。 2)合适的密封材料 桩套与钢模的接触均为铁件之间的配合，称之为硬性配合，其配合效果是比 较差的，所以采用柔性材料加设在桩套合适处，对防止桩套漏浆也是非常有效 的，一般可采用的材料为直径为 9mm 左右的

12、泡沫条、棉绳或较粗的纸条缠在桩 套的凹槽处。另外，用一定厚度的泡沫粘胶纸在桩套喇叭口处贴一圈，效果也 是很明显的，只是成本较高。 3)混凝土配方问题 这与合缝漏浆的混凝土配方问题类似，不再累述。 3、桩段结合面漏浆的原因及处理 此质量缺陷较少见，但发生时往往较隐敝，故危害性也较大，管桩在运输时 或施工往往会造成突然断裂，一般情况下在与钢模结合面相对应管桩的外表面 上能见到隐性裂缝，裂缝表现为少浆多砂，严重的可见内部粗集料，用水泼面 干燥后更加明显。 此问题的出现主要是钢模多次使用后接合处的螺栓松动，而使内外壁出现通 透裂纹造成的。一般的解决办法是经常检查钢模结合处，平时尽量避免拆接模， 同时把

13、钢模的结合面用螺栓紧死后用电焊焊死即可。当钢模内壁出现裂缝后， 用砂轮机沿裂缝打出宽约 8-10mm 深约 10mm 的槽，用电焊补好并打光滑即可。 另外，在生产过程中尽量减少钢模吃大弯矩情况的发生，如单头起吊等现象，尽量减少钢模的变形。 三、内表面露石 内壁露石又是常见的外观质量问题，一般在薄壁桩中较常见，虽然在 JC888、GBl4976 及各地方标准图集中无规定，但许多使用单位均对露石现象感 到担心甚至退货，许多管桩厂的技术人员认为露石是管桩混凝土匀质的表现， 对管桩混凝土强度是有好处的。编者认为较严重的露石现象势必造成混凝土的 不密实，混凝土强度达不到设计要求，虽然混凝土试块的强度的合

14、格的，但未 必能真实反映管桩混凝土的强度；另外，内壁露石对管桩的耐久性也存在重大 隐患。产生内壁露石的主要原因如下： 1、混凝上配合比不佳 按现代混凝土设计理论，力求使混凝土各组分达到最大密实度，这就要求石 子的表面由砂浆包裹，石子间的空隙由砂浆填充并有一定的拨开系数，同理砂 子表面由水泥浆包裹，砂子间的空隙由水泥浆填充并有一定的拨开系数，而水 泥表面则被极性水分子所吸附，用水量则根据水泥性质和用量、减水剂的性质、 混凝土工作要求而定。 在离心过程中所有粒子都受到离心力，质量大的离心力大，要往外壁移动， 便产生宏观沉降分层，但是砂浆、水泥浆也必须是填满石子间空隙后才被往内 壁挤，形成砂浆层与净

15、浆层，如果水泥用量少、砂率低，使砂浆总体积小于或 接近于石子的空隙率，或虽已超过空隙率，但拨开系数考虑不够，便产生局部 露石现象。 所以我们要合理综合考虑混凝土的配方，不仅要满足一定的拨开系数，而且要 考虑因增大砂率而造成的混凝土强度的降低，在做试配时薄壁桩可考虑比厚壁 桩适当增加砂率 1-2 个百分点，并在生产上试做几根观察情况，以确定生产 配方。 2、石子级配不良、砂子不好 在设计时已经考虑到第(1)点的情况，但是由于石子级配、形状不良，针片 状含量较高，在离心时不能顺利沉降，针片状石子沉降阻力大，或者已经沉降， 但后面的石子与其相互顶死而露石。 另外在使用淡化砂的厂家中，砂子含有较多的贝

16、壳，它也会造成石子沉降的 困难而露石，所以严格控制砂中的贝壳含量(特别是大贝壳)也是非常重要的。 3、离心制度 管桩混凝土基本是属于小坍落度的范畴，由于掺入的高效减水剂而使坍落度 损失相当快，这一点在夏季生产时尤为突出，所以要强调管桩中、低速时间的 重要性，时间过短是造成露石的重要原因。离心时不是通过布料均匀、慢慢提 高速度，而是未形成均匀沉降就进入高速，使石子之间相互顶死，内层石子进 不到外层，随着离心时间的推移，内壁越来越硬，石子便留在了内壁。故而， 在制定离心制度时，特别是薄壁桩的离心制度时要充分考虑中、低速时间，适 当延长中速及低速时间，这一点与制管有所不同。同时，也要注意低速时间不 可过长，以免造成桩头偏薄现象。 4、离心不平稳 由于长期生产后，钢模、离心机跑轮的变形，离心进入高速后，使钢模跳动， 这种跳动是无规律的撞击，最终使管桩内壁离不硬，石子进不到外层。 定期检查钢模的跑轮、平直度，以及离心机跑轮、各轮间的水平度是很重要 的。 5、减水剂的选择 减水剂与水泥的相容性对露石也有影响，相容性不好时，易引发混